一种直齿锥齿轮的成型工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直齿锥齿轮的加工工艺。
【背景技术】
[0002]直齿锥齿轮主要应用于汽车后桥齿轮箱、液力传动内燃机车、风扇轴、车轴齿轮箱、牛头刨床工作台以及进给机构中。其形状复杂、材料、尺寸精度、表面质量和机械性能要求较高。为了提高材料利用率、机械性能和生产效率，国内基本都采用锻造方式生产齿轮锻件，再机加工齿轮零件。
[0003]目前国内加工方式主要分为冷锻造和热锻造两种。冷锻造方式是将坯料先进行退火软化处理后车削掉表面氧化皮，再将坯料进行磷皂化表面处理，使用液压机利用锻模将坯料锻造成齿轮锻件，其齿形与零件一致；再通过机加工内孔、端面等成为产品零件。这种方法优点是，齿轮锻件表面质量高，齿形精度好，缺点是前期坯料处理周期长，表面处理要求高，加工成本大。锻件成型力大需预成型，不适合大型齿轮锻造。
[0004]而热锻造方式是将坯料放进加热炉内加热至800-900°C，在摩擦压力机或螺旋压力机下，利用锻模将坯料锻造成齿轮锻件，齿形与零件保持一致，其余尺寸按照零件机加工成成品。这种方法的优点是，坯料不需特别处理，锻件所需成型力小，可锻造大型齿轮。缺点是氧化皮严重，表面质量差，齿轮精度低不适合锻造精度要求高的齿轮。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种直齿锥齿轮的成型工艺，以提高锥齿轮的锻造加工精度和加工效率。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种直齿锥齿轮的成型工艺，包括如下步骤:
[0007]I).齿模建模:包括粗锻齿模和精整齿模建模，所述粗锻齿模的分度圆弦齿厚略小于精整齿模，粗锻齿模的齿全高大于精整齿模齿全高；且满足:0.992粗锻齿模单个齿形体积=精整齿模单个齿形体积X 1.008 ;
[0008]2).温锻塑性成型:将实心圆柱坯料加热至锻造温度，利用粗锻齿模和粗锻背锥模以及顶冲，锻造出齿轮粗锻锻件；
[0009]3).热锻切边:利用切边模，将齿轮粗锻锻件飞边切除；
[0010]4).粗锻件正火、表面吹砂及磷皂化处理；
[0011]5).冷精校塑性成型:利用精整齿模、精整背锥模和顶冲，挤压粗锻件，修整齿形，最终形成齿轮精锻件。
[0012]优选的，所述温锻塑性成型包括:a、锯料、下料；b、制还:坯料表皮磨削、倒角；c、加热:将坯料让进中频加热炉加热至820-850°C ;d、热挤压:将加热好的坯料放入模具内，粗锻齿模、粗锻背锥模及顶冲对坯料挤压，形成齿轮粗锻锻件。
[0013]优选的，所述的粗锻件正火、表面吹砂及磷皂化处理包括:
[0014]正火:将锻件送至正火炉，加热至900-91(TC，保温180分钟；保温结束后将锻件推送至位于正火炉后部的顶冷室内，在氮气保护下，风机吹风冷却120分钟，然后出炉空冷；
[0015]表面吹砂:将锻件进行吹砂，采用的是履带式抛丸机，钢珠直径0.2-0.3mm，直至表面无氧化皮和杂质；
[0016]磷皂化及表面处理大致工艺为:表面除油一表面水洗一表面酸洗一表面水洗一磷化一干燥一皂化一干燥一表面均匀涂一层二硫化钼。
[0017]产品最终成型结果检测方式为:
[0018]初步检测:检测锻件几何尺寸是否符合设计要求，目测齿轮锻件的齿形部分是否光亮，如果光亮了，则说明齿形部分校正到位，并检测齿形有无开裂、塌陷等其他锻压缺陷。
[0019]最终检测:将齿轮安装到综合检测仪上检测齿跳、啮合位置印痕、侧面间隙和端面间隙、安装距等是否符合齿轮设计要求。
[0020]本发明的有益效果为:节约原材料、降低坯料加工的工艺要求，生产周期缩短，成本降低。产品质量稳定、精度高、机械性能好。所需设备吨位小，成本低。本发明的工艺适合0.5-1公斤的中小型直齿锥齿轮的精密锻造。齿轮成品率保持100%，并且性能优异，产品广泛用于目前国内主流的越野车、SUV车型上，例如长城哈弗H6等。并且本发明融合温冷两种锻造方式的优点，代表现在制造业的发展趋势的。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的工艺流程图；
[0022]图2是本发明的工艺流程框图。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实例，结合图1和图2对本专利技术方案做进一步说明。以使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案和构思。
[0024]实施例一
[0025]直齿锥齿轮的成型工艺，原料为20CrMnTiH圆钢，按下述步骤进行:
[0026]I).齿模建模:包括粗锻齿模和精整齿模建模，所述粗锻齿模的分度圆弦齿厚略小于精整齿模，粗锻齿模的齿全高大于精整齿模齿全高992粗锻齿模单个齿形体积=精整齿模单个齿形体积X 1.008。
[0027]此步骤获得的粗锻齿模齿形相对精整齿模齿形偏瘦偏尚。其原因是:在精校时，粗锻件的齿顶会先接触精整齿模齿形的齿顶，在逐步挤压的过程中，粗锻件齿形逐渐墩粗，充满精整齿模齿形，原理类似墩粗挤压。因为后续正火工序时，粗锻件表面会产生氧化皮导致齿形体积减少，根据经验采用的是8%。烧损量。因此正火后的粗锻件的单齿体积为正火前体积的0.992倍。并且为了是齿形能充分挤满，粗锻单齿齿形体积应该是略大于精锻单齿齿形体积的，我们采用的是1.008倍。综合两方面因素，优选计算公式为:0.992粗锻齿形模单个齿形体积=精锻齿形模单个齿形体积X 1.008，公式中精整齿模根据产品要求建模设计，为已知条件，需要计算的就是粗锻齿模单个齿形体积。
[0028]2).温锻塑性成型:a、锯料:数控锯床截取金属棒料获得实心圆柱料；b、制坯:采用无心磨床将实心圆柱表面黑皮去除，采用双面倒角机倒角；c、加热:将棒料放入中频加热炉加热至830-840°C ;d、热挤压:将加热好的坯料放入模具内，用粗锻齿模、粗锻背锥模及顶冲对坯料挤压，形成齿轮粗